KR100893904B1 - 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치에 관한 것으로, 오리피스 벤츄리관에 의한 배압 감압 한계를 극복하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 차량의 후방측으로 배기가스를 배출하기 위해 설치된 배기가스 후처리장치의 후단에 장착되며 다수의 감압 홀을 형성한 배기관과, 상기 배기관의 외경으로부터 이격되게 설치되어 외부 공기의 유로를 형성하며, 상기 감압 홀의 둘레에서 배기가스를 흡입하거나 후방측으로 밀어내는 오리피스 벤츄리관을 포함하는 배압저감장치를 제공하여, 오리피스 벤츄리관에 의한 배기가스의 배압 저감시의 감압 한계를 효율적으로 극복할 수 있게 되는 이점이 있다.

오리피스, 벤츄리관, 배압, 저감, 강제 흡입, 배출, 배기가스 후처리장치

Description

오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치{BACK PRESSURE REDUCING APPARATUS USING ORIFICE VENTURI PIPE}

본 발명은 오리피스 벤츄리관을 이용하여 차량 배기가스의 배압을 효율적으로 줄일 수 있도록 한 배압저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 엔진에서 배출되는 배기가스가 배기관의 후방측으로 유도되는 과정에서 오리피스 벤츄리관을 이용하여 배기가스의 강제 흡입 및 강제 배출이 동시에 이루어질 수 있도록 함으로써 배압 감압시의 한계를 극복할 수 있도록 하여 배기가스의 압력을 효율적으로 줄이는 차량 배기계의 배압 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진에서 배출되는 배출가스는 배기 다기관(exhaust manifold), 배기관, 머플러 등의 배기계를 통하여 차량의 후방측으로 유도되어 대기중으로 배출되며, 이 과정에서 배기가스는 고온 고압의 상태로 배기계를 통과하게 된다.

배기가스후처리장치(DPF 또는 CPF)가 장착된 디젤기관에서는 DPF(CPF)에 의한 배압에 의해 출력 손실이 생기며, 이 배압에 의한 출력 손실 때문에 출력손실을 5% 이내로 제한을 두고 있어서, 설계 시 DPF(CPF)의 성능이나 크기가 제한되는 한 계가 있다. 또한 DPF(CPF)가 장착된 디젤기관이 주행 중 DPF(CPF)의 배압 때문에 아주 큰 문제가 되고 있다.

특히, 승용 디젤엔진의 경우 연소실로 유입되는 흡기압과 배기계의 배압에 따른 펌핑 손실(Pumping Loss)은 연료소비율에 있어 중요한 인자가 되므로 엔진의 연비향상을 위해 배기계의 배압을 낮추는 방법이 주로 사용되고 있다.

이와 관련된 기술로는 국내공개특허공보 제10-22005-61628호(명칭 : '차량 배기계의 배압저감장치')가 공지되어 있다.

상기한 종래 기술에 의하면, 배기관의 도중에 그 내경이 배기관의 외경과 소정 간격이 유지된 채로 배기관을 감싸는 외부관이 형성되어지되, 외부관의 중간부의 직경은 그 시작부와 말단부의 직경에 비해 작게 형성되고, 외부관의 중간부가 위치되는 배기관의 중간에는 소정 크기의 유출 홀이 다수 형성된 구성이 제시되어, 배기가스가 차량의 후방측으로 유도되는 과정에서 외부관이 형성된 배기관의 구간을 통과하는 배기가스의 일부를 유출 홀을 통하여 외부관의 내부 후방측으로 유도될 수 있도록 함으로써 배기관의 배기가스의 압력이 증대되는 것을 방지할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 배압 저감장치는 배기관 내부의 배기가스를 유출 홀에서 외부관의 내부로 강제로 흡입하는 구성으로만 형성되기 때문에 배기가스의 압력을 줄이는 데에는 한계가 있었다.

따라서 본 발명은 오리피스 벤츄리관에 의한 배압 감압 한계를 극복하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 배기관 외부에 배기가스를 강제 흡입/강제 배출 가능한 오리피스 벤츄리관을 장착하여, 외부유입공기에 의해 오리피스 벤츄리관의 내부로 배기가스를 강제 흡입함과 아울러 배기관 내부에 남아있는 배기가스를 배기관의 후방측으로 강제 배출할 수 있도록 하여 배압을 효율적으로 저감시킬 수 있도록 한 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차량의 후방측으로 배기가스를 배출하기 위해 설치된 배기가스 후처리장치의 후단에 장착되며 다수의 감압 홀을 형성한 배기관과, 상기 배기관의 외경으로부터 이격되게 설치되어 외부 공기의 유로를 형성하며, 상기 감압 홀의 둘레에서 배기가스를 흡입하거나 후방측으로 밀어내는 오리피스 벤츄리관을 포함하는 배압저감장치를 제공한다.

상기 본 발명에서 오리피스 벤츄리관은, 외부 유입 공기에 의해 상기 배기관 내부의 배기가스를 강제 흡입하여 배압을 감압하는 강제 흡입 감압부와, 외부 유입 공기를 배기관의 내부로 밀어 넣어 배기관 후방측으로 배기가스를 강제 배출시켜 배압을 감압하는 강제 배출 감압부를 포함하여 바람직한 실시예를 구성할 수 있을 것이다.

상기 본 발명에서 오리피스 벤츄리관은 상기 강제 흡입 감압부와 강제 배출 감압부가 상기 배기관의 둘레를 따라 서로 이웃하게 교대로 배치하거나 또는 적어 도 1개소 이상의 위치에서 대응되게 배치되어 다른 실시예들을 구성할 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 각 실시예에서 강제 흡입 감압부는, 배기관으로부터 오리피스 벤츄리관의 내부로 흡입되는 배기가스에 와류를 형성하기 위하여, 배기관과 오리피스 벤츄리관 사이의 이격공간에서 형성되는 유로에 와류발생 깃을 설치하여, 상기 배기가스가 와류를 발생하면서 외부 공기와 혼합되어 오리피스 벤츄리관의 배기출구 후방으로 가속될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 각 실시예에서 강제 배출 감압부는, 오리피스와 배기관을 연결하는 연결판을 형성하고, 상기 연결판에 의해 안내되어 배기관의 내부로 유입되는 외부 공기에 와류를 형성하기 위하여 배기관의 내측에 와류발생 깃을 설치하여, 상기 외부공기가 와류를 발생하면서 배기가스와 혼합되어 배기관의 후방으로 가속될 수 있도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.

상기 본 발명의 각 실시예에서 오리피스 벤츄리관의 배기출구가 위치하는 배기관의 외주면에는 와류 방지턱을 설치하여, 상기 와류발생 깃에 의해 형성된 혼합 공기의 와류가 상기 오리피스 벤츄리관의 배기 출구의 종단부에서 와해될 수 있도록 구성할 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 각 실시예에서 강제 흡입 감압부는 와류 발생 깃의 선단부에 배기관의 내측으로 배기가스 유도 깃을 형성하여 배기관으로부터 오리피스 벤츄리관의 내부로 흡입되는 배기가스의 유입을 안내하도록 구성할 수 있다.

상기 본 발명의 각 실시예에서 강제 배출 감압부는 와류 발생 깃 선단부의 배기관 내측으로 외부공기 유도 깃을 적어도 하나 형성하여, 오리피스 벤츄리관으로부터 배기관으로 유입되는 외부 공기의 유입을 안내하도록 구성할 수 있다.

본 발명의 각 실시예에 의한 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압 저감장치에 의하면, 외부 유입 공기를 이용하여 배기관의 배기가스를 오리피스 벤츄리관으로 강제 흡입함과 아울러 배기관 내부에 남아있는 배기가스를 오리피스 벤츄리관에서 배기관의 후방측으로 밀어넣어 강제 배출할 수 있도록 함으로써 강제 흡입과 강제 배출에 의한 배기가스의 감압이 동시에 이루어질 수 있게 되므로, 오리피스 벤츄리관에 의한 배기가스의 배압 저감시의 감압 한계를 효율적으로 극복할 수 있게 되는 이점이 있다.

상기 본 발명의 이들 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구성 및 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치의 측단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선의 단면을 확대하여 예시한 단면도이다.

상기 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배압저감장치는 배기가스 후처리장치의 후단에 장착되는 배기관(10)과, 배기관(10) 의 외경으로부터 이격되게 설치되어 배기관 내부의 배기가스를 흡입하거나 밀어내 배압을 저감시키는 오리피스 벤츄리관(100)을 포함하여 구성된다.

상기 배기관(10)은 차량의 후방측으로 배기가스를 배출할 수 있도록 배기가스 후처리장치의 후단에 설치되며, 배기관의 둘레에 배압 감압을 위한 다수의 감압 홀(10a)을 형성한다.

상기 오리피스 벤츄리관(100)은 배기관(10)의 감압 홀(10a)의 둘레에 설치되어 배기관 내부의 배기가스를 외부 유입 공기에 의해 흡입하거나 또는 배기관 후방측으로 밀어내는 것으로 배압을 감압하는 장치로서, 배기관의 배기가스를 오리피스 벤츄리관의 내부로 강제 흡입하여 배압을 감압하는 강제 흡입 감압부(110)와, 배기관의 배기가스를 배기관 후방측으로 밀어내는 것으로 배기가스를 강제 방출하여 감압하는 강제 배출 감압부(120)를 포함한다. 이와 같은 오리피스 벤츄리관(100)은 외부 유입 공기의 유로를 형성할 수 있도록 상기 배기관(10)의 외경으로부터 소정 각격 이격되게 설치되며, 상기 감압 홀(10a)이 형성된 부위의 배기관의 둘레를 따라 직경이 짧은 오리피스가 장착된다.

상기 강제 흡입 감압부(110)는 외부 유입 공기에 의해 상기 배기관 내부의 배기가스를 강제 흡입하는 배압 저감 수단으로서, 배기관(10)의 외주면과 오리피스 벤츄리관(100)의 내주면에 의해 형성되는 유로에 와류발생 깃(111)을 형성하여 구성한다. 이와 같이 구성되는 강제 흡입 감압부(110)에서는 배기관(10)으로부터 오리피스 벤츄리관(100)의 내부로 흡입된 배기가스가 외부 유입 공기와 혼합되어 제 1혼합가스를 형성하게 되고, 상기 와류발생 깃(111)에 의해 상기 제 1혼합가스에 와류가 형성되어 오리피스 벤츄리관의 배기출구 후방으로 가속될 수 있게 구성된다. 여기서 상기 강제 흡입 감압부(110)에는 와류 발생 깃(111)의 선단부에 배기관(10)으로부터 오리피스 벤츄리관(100)의 내부로 흡입되는 배기가스의 유입을 쉽게 안내하기 위한 배기가스 유도 깃(112)을 형성하여 구성한다.

상기 강제 배출 감압부(120)는 외부 유입 공기를 배기관의 내부로 밀어 넣어 배기관 후방측으로 배기가스를 강제 배출시키는 배압 저감 수단으로서, 오리피스 벤츄리관으로부터 배기관의 내부로 외부 유입공기의 유로 형성이 가능한 연결판(123)을 형성하고, 상기 연결판(123)에 연결된 배기관의 내측에 와류발생 깃(121)을 형성하여 구성한다. 이와 같이 구성되는 강제 배출 흡입부(120)에서는 오리피스 벤츄리관(100)의 내주면으로부터 연결판(123)을 통해 배기관(10)의 내부로 외부 유입공기의 유로가 형성되고, 상기 연결판(123)에 의해 안내되어 배기관(10)의 내부로 유입되는 외부 공기는 배기관 내부의 배기가스와 혼합되어 제2 혼합가스를 형성하게 되며, 상기 제 2혼합가스는 상기 와류발생 깃(121)에 의해 와류를 형성하여 배기관의 후방으로 가속될 수 있게 구성한다. 여기서 상기 강제 배출 갑압부(120)에는 상기 와류 발생 깃 선단부의 배기관의 내측에 오리피스 벤츄리관(100)으로부터 배기관(10)으로 유입되는 외부 공기의 유입을 안내하기 위한 외부공기 유도 깃(122)을 적어도 하나 형성하여 구성한다.

상기와 같이 구성되는 강제 흡입 감압부(110)와 강제 배출 감압부(120)는 적어도 1개소 이상의 위치에 대응되게 형성되며, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 배기관(10)의 둘레를 따라 교대로 설치된다. 바람직하게는 강제 흡입 감압부(110) 와 강제 배출 감압부(120)는 교대로 부착한 것이며, 그 개수는 각각 4개씩 또는 그 이상, 이하로 할 수 있음은 물론이다.

상기 오리피스 벤츄리관(100)의 배기출구가 위치하는 배기관의 외주면에는 와류 방지턱(113)을 설치하여, 상기 와류발생 깃(111)에 의해 형성된 혼합 공기의 와류가 상기 오리피스 벤츄리관의 배기 출구의 종단부에서 와해될 수 있도록 구성한다.

상기 강제 흡입 감압부(110)와 강제배출 감압부(120)에 형성되는 각각의 와류발생 깃(111,121)은 와류발생을 극대화 할 수 있도록 그 각도와 모양을 변경할 수 있음은 물론이며, 벤츄리관(100)의 오리피스 부분에 형성되는 강제 흡입 감압부(110)와 강제배출 감압부(120)의 각 홀의 형상과 크기는 외부 유압축공기와 배기가스의 원활한 흐름을 유도할 수 있도록 형상과 크기를 변형 할 수 있음은 물론이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배압을 줄이기 위해 DPF(CPF) 후단에는 차량의 주행에 의해 대기공기가 유입될 수 있도록 오리피스 벤츄리관(100)을 장착하고, DPF(CPF)에서 배출되는 배기가스를 차량 주행에 의해 외부공기를 유입되게 하거나 차량 앞부분으로부터의 에어덕트를 구성함으로써 외부 공기를 이용하여 강제로 오리피스 벤츄리관(100)으로 빨아들이거나 또는 오리피스 벤츄리관(100)에서 배기관(10)의 내부 후방측으로 외부 공기를 밀어내어 배기관(10)에서의 배압을 감소시킬 수 있게 하는 것이다.

즉, 본 발명에 의한 배압 저감장치는 오리피스 벤츄리관(100)의 오리피스 부분의 다수 감압 홀(10a)에서 강제 흡입 감압부(110)가 배기관의 배기가스를 강제로 흡입하고 동시에 강제 배출 감압부(120)가 배기관 내부에 남아있는 배기가스를 강제로 후방으로 밀어내 감압을 발생시키기 때문에 배압 감압 효율이 더 향상될 수 있게 된다.

특히, 상기 강제 흡입 감압부(110)에서, 오리피스 벤츄리관(100)에 유입되는 대기 중의 공기는 차량의 주행속도에 의해 압력과 유속이 증가하게 되며, 이 공기는 벤츄리관(100)의 오리피스 부분의 감압 홀(10a) 부분을 통과하면서 DPF(CPF)를 통과한 배기가스를 배기가스 유도 깃(112)의 안내에 의해 벤츄리관(100)으로 쉽게 흡입할 수 있게 되며, 이러한 흡입 과정에서 상기 배기관(10)의 외부에 부착된 와류 발생 깃(111)에 의해 강한 와류가 발생하여 대기 중으로 배기가스를 밀어낼 수 있게 된다. 이와 같이 배기관의 배기가스를 벤츄리관으로 흡입함으로써 관내 배압을 저감시키고 발생된 강한 와류에 의해 배기가스 배출 속도를 증가시킬 수 있게 된다.

또한 상기 강제 배출 감압부(120)에서는 상기 강제 흡입 감압부(110)와 반대의 효과를 발휘하는 것으로, 오리피스 벤츄리관을 통해 대기 중으로 배기가스를 밀어내는 것이 아니라, 주행속도 및 외부공기 유도 깃(122)에 의해 안내되어 유입된 빠른 압축공기를 배기관 내부 후방측으로 밀어넣고, 동시에 와류 발생 깃(121)에 의해 배기관내에 선회가 발생되어 배기관 내 배기가스 배출속도를 증가시켜 배압을 감소시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치의 측단면도이고,

도 2는 도 1의 A-A 선의 단면을 확대하여 예시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배기관 10a : 감압 홀

100 : 오리피스 벤츄리관 110 : 강제 흡입 감압부

120 : 강제 배출 감압부 111,121 : 와류발생 깃

112 : 배기가스 유도 깃 123 : 연결판

122 : 외부공기 유도 깃 113 : 와류 방지턱

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 차량의 후방측으로 배기가스를 배출하기 위해 설치된 배기가스 후처리장치의 후단에 장착되며 다수의 감압 홀을 형성한 배기관; 및

   상기 배기관의 외경으로부터 이격되게 설치되어 외부 공기의 유로를 형성하고, 외부 유입 공기에 의해 상기 배기관 내부의 배기가스를 강제 흡입하는 강제 흡입 감압부 및 외부 유입 공기를 배기관의 내부로 밀어 넣어 배기관 후방측으로 배기가스를 강제 배출시키는 강제 배출 감압부를 가진 오리피스 벤츄리관;을 포함하고,

   상기 강제 흡입 감압부는 상기 배기관과 오리피스 벤츄리관 사이의 이격공간에서 형성되는 유로에 설치된 와류발생 깃을 구비하며,

   상기 강제 배출 감압부는 상기 배기관의 내측에 설치된 와류발생 깃을 구비하고,

   상기 오리피스 벤츄리관의 배기출구가 위치하는 배기관의 외주면에 와류 방지턱이 설치된 것을 특징으로 하는 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 강제 흡입 감압부는,

   상기 와류 발생 깃의 선단부에 배기관으로부터 오리피스 벤츄리관의 내부로 흡입되는 배기가스의 유입을 안내하기 위한 배기가스 유도 깃을 형성한 것을 특징으로 하는 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 강제 배출 감압부는,

   상기 와류 발생 깃 선단부의 배기관의 내측에 오리피스 벤츄리관으로부터 배기관으로 유입되는 외부 공기의 유입을 안내하기 위한 외부공기 유도 깃을 적어도 하나 형성한 것을 특징으로 하는 오리피스 벤츄리관을 이용한 배압저감장치.

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